人工智能技术与专家系统及其发展和应用现状

人工智能技术与专家系统及其发展和应用现状

电子计算机的研制成功是科学发展史上其有开拓意义的伟大创举之一。在短短的几十年中，它已成为现代科学不可缺少的重要工具，其功用已涉及到各行各业。当前，科研和生产人员面临的问题越来越多，需要处理的信息量急剧增加，仅仅依靠人类的一般技能和原有的数据处理系统已无法处理和理解如此巨大数量的信息。因此，人们设想让计算机模拟人类的智能行为变得越来越重要，从而有了人工智能技术与专家系统。

人工智能是用电子计算机模拟人的思维、推理、决策的技术。一般地说，人类智能主要表现有以下能力。

（1）感知能力。通过视觉、听觉、触觉等感官活动，接受并理解文字、图像、声音、语言等各种外界信息，认识和理解外界环境的能力。

（2）推理与决策能力。通过人脑的生理与心理活动以及有关的信息处理过程，将感性知识抽象为理性知识，并能对事物运行的规律进行分析、判断和推理，这就是提出概念、建立方法，进行演绎和归纳推理，做出决策的能力。

（3）学习能力。通过教育、训练和学习过程，更新和丰富拥有的知识和技能，这就是学习的能力。

而专家系统是人工智能的一部分，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，从而能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。

人工智能是1956年J．MeCarthy，M．L．Minsky，C．E．Shannon，N．Lochester等10名科学家在美国Dartmouth大学创立的。早期的人工智能把研究重点放到了形式推埋上，后应用到了生产和研究。而在发展人工智能的过程中， 产生了专家系统。

1965年美国斯坦福大学研究出可根据化合物分子式及其质谱数据来推断分子结构的计算机程序系统DENDRAL，该系统的出现标志着人工智能领域专家系统的诞生。专家系统的发展可分为三个阶段：早期是工程师与领域专家的台作；70年代出理了专家系统开发工具系统；80年代专家系统进人它发展的黄金时代，在数十个领域中得到成功的应用。专家系统不仅拥有权威分家所具有的乍富知识和技能， 而且在解决问题的过程中能够总结经验，丰富和完善自身的知识库． 因此它的应用产生了巨大的社会效益和经济效益。

自首批专家系统DENDRAL和MACSYMA以米，专家系统有了突飞猛进的发展。特别是70年代中期以来，出现PR0-SPECTOR等许多出色的专家系统，并研制出了EMYCIN，OPS专家系统工具。其研究机构不仅是大学和研究所，而且已延伸到国防部、石油公司、IBM公司、贝尔实验室、波音公司等。他们每年都投入大量人力、物力来发展各种实用专家系统。不仅美国，欧洲各国及日本也在大力发展专家系统。尤其是日本， 投资四亿五千万美元， 制定了FGCS研究计划。我国在人工智能、专家系统方面的研究比发达国家要稍落后些。但近几年来， 由于各方面观念的改变，也已开始重视。根据实际需要，已着手于经济效益高、学术价值大、见效快的实用型专家系统的研究，并取得了可喜的进展。研究工作以北京、上海、长春、长沙和哈尔滨等地开展较好。在北京地区， 以北京工业学院人工智能研究所、清华大学计算机系最为典型：在长春，仅吉林大学目前就已完成了教学 医疗、石油、地质等方面的16个实用专家系统， 并完成了工具系统MES的研制工作； 上海的复旦大学计算机系和交通大学计算机系哈尔滨j二业大学计算机研究所、长沙工学院、浙江大学、及中国科学院成都计算所也研制出了不同类型的专家系统。上述研究成果， 已有部分投入实际应用， 并产生了明显的社会效益。

人工智能与专家系统的巨大潜力引起世界科学界的瞩目。从1965年科学家们研制出的第一个专家系统——根据质谱数据识别化合物的分子结构以来，在生物工程、化学工业、制造业、计算机系统、教育、法律．科学管理、军事和矿藏勘探等领域都已成功地研制出各种实用型专家系统。在我国．专家系统主要应用于医疗卫生、地质勘探、气象预报、交通运输、林业、文化教育及社会科学研究和法律咨询等领域。在医疗界， 尤以中医诊断的专家系统更为突出。在气象预报领域，这种系统利用电子计算机自动处理卫星云图、雷达图像、各地天气预报等大量信息， 可以提供72小时内的雷暴预报， 准确率达8O—90％。此外， 浙江大学研制成了农业育种等专家系统，清华大学研制了汽车运输调度专家系统，吉林大学的庞云阶甚至还在美国麻省大学开发出了运用人工智能技术绘制风景画的创作程序，可以说人工智能技术与专家系统现在已在很多领域中都有身影。近年来专家系统技术逐渐成熟在各个领域成果相当丰硕，甚至在某些应用领域，还超过人类专家的智能与判断。它作用有：解释－如测试肺部测试（如PUFF）；预测－如预测可能由黑蛾所造成的玉米损失（如PLAN）；诊断－如诊断血液中细菌的感染（MYCIN）。又如诊断汽车柴油引擎故障原因之CATS系统；故障排除－如电话故障排除系统ACE；设计－如专门设计小型马达弹簧与碳刷之专家系统MOTORBRUSHDESIGNER；规划－就出名的有辅助规划IBM计算机主架构之布置，重安装与重安排之专家系统CSS，以及辅助财物管理之Plan Power专家系统；监督－如监督IBM MVS操作系统之YES/MVS；除错－如侦查学生减法算术错误原因之BUGGY；修理－如修理原油储油槽之专家系统SECOFOR；行程安排－如制造与运输行称安排之专家系统ISA。又如 工作站（work shop）制造步骤安排系统；教学－如教导使用者学习操作系统之TVC专家系统；控制－帮助Digital Corporation计算机制造及分配之控制系统PTRANS；分析－如分析油井储存量之专家系统DIPMETER及分析有机分子可能结构之DENDRAL系统。它是最早的专家系统，也是最成功者之一；维护－如分析电话交换机故障原因之后，及能建议人类该如何维修之专家系统COMPASS；架构设计－如设计VAX计算机架构之专家系统XCON以及设计新电梯架构之专家系统VT等；校准－例如校准武器如何工作。

事实证明，人工智能技术和专家系统可以完成许多难以完成的事，提高了生产效率和节省了钱财，因此它们具有巨大的社会效益和经济效益。计算机的智能化是世界各国专家和学者十分瞩目的研究课题，而人工智能与专家系统的开发研制成功将把当代的计算机技术推进到具有划时代意义的新阶段，它们在人类发展中有不可忽视的作用。相信在不久将来，人工智能技术将会有进一步的发展，人类生活也更上一层。